Studie untersucht Einfluss überhitzen Magmas auf Eruption am Cumbre Vieja auf La Palma
Eine aktuelle Studie aus Nature Communications zeigt, dass die thermische Vorgeschichte von Magma einen entscheidenden Einfluss auf Vulkanausbrüche haben kann. Im Zentrum der Forschung steht die Fragestellung, wieso es während eines Vulkanausbruchs sich abwechselnde Eruptionsphasen mit unterschiedlichem Verhalten gibt. Im Zentrum der Forschung steht die Eruption von Tajogaite auf La Palma, die sich am Cumbre Vieja im Jahr 2021 ereignete. Lavaströme zerstörten Tausende Häuser und es kam zu einem häufigen Wechsel zwischen Lavaströme speisenden Fontänen, aschereichen Phasen und strombolianischen Eruptionen. Das Geschehen erinnerte in seinem Verlauf an Paroxysmen, wie wir sie auch vom Ätna her kennen, mit dem Unterschied, dass es praktisch keine richtigen Eruptionspausen gab.

Die Wissenschaftler unter Leitung von Barbara Bonechi (Universität Manchester) untersuchten, wie sogenanntes „Superheating“, also das starke Überhitzen des Magmas über seine Kristallisationsgrenze hinaus, die Bildung von Kristallen beeinflusst. Laborexperimente, bei denen Lavaproben geschmolzen wurden, zeigen, dass stark überhitzte Schmelze vorhandene Kristallkeime auflöst und dadurch die Neubildung von Mineralen deutlich verzögert.
In den Laborversuchen dauerte die Kristallisation der Gesteinsschmelze ohne Überhitzung etwa zwanzig Minuten, während sie nach starker Überhitzung erst nach mehr als acht Stunden einsetzte. Diese Verzögerung beeinflusst direkt die Viskosität des Magmas, also wie zähflüssig es ist und wie schnell es durch die Erdkruste aufsteigen kann.
Der Begriff „Überhitzung“ (aus dem Englischen „Overheating“) ist insofern irreführend, als beim Aufstieg des Magmas von außen keine neue Wärmeenergie zugefügt wird, so wie es im Laborversuch geschah, sondern dass sich das Magma während des Aufstiegs infolge veränderter Druckbedingungen und des Verlusts flüchtiger Komponenten wie Gase endotherm erhitzen kann. Bei den Experimenten muss man auch berücksichtigen, dass wieder aufgeschmolzene Lava nicht mit Magma gleichzusetzen ist, da dieser Schmelze die wichtigen volatilen Komponenten bereits zum großen Teil fehlen.
Als Untersuchungsmethoden wurden hochauflösende Röntgentomographie, Laborpetrologie und Computersimulationen eingesetzt, um die Prozesse in der Gesteinsschmelze sichtbar zu machen. Besonders wichtig ist die Erkenntnis, dass nicht nur Druck und Gasgehalt, sondern auch die thermische Vorgeschichte des Magmas entscheidend für den Ablauf eines Vulkanausbruchs sind.

Die Modelle der Forscher zeigen, dass lange Nukleationsverzögerungen (verzögerte Bildung von Kristallkeimen) zu schnellerem Schmelzaufstieg und höheren Eruptionsraten führen können. Im Gegensatz dazu führt geringe oder keine Überhitzung der Schmelze zu schneller Kristallbildung, höherer Viskosität und eher ruhigen effusiven Eruptionen. Die Ergebnisse helfen zu verstehen, warum ein und dasselbe Vulkansystem sehr unterschiedliche Ausbruchsformen zeigen kann.
Im Fall der Eruption von Tajogaite zeigt sich, dass solche thermischen Effekte wahrscheinlich eine Rolle bei den beobachteten Wechseln zwischen Lavafontänen, strombolianischer Aktivität und effusiven Lavaströmen gespielt haben. Die Forschenden weisen aber darauf hin, dass Superheating nur ein Faktor unter mehreren ist und nicht allein die Komplexität vulkanischer Eruptionen erklärt.
Weitere Untersuchungen sollen helfen, diese Prozesse besser in Gefahrenmodelle für Vulkane zu integrieren und Vorhersagen über Eruptionsstile zu verbessern. Die Ergebnisse sind besonders relevant für basaltische Vulkane, da diese oft schnelle Übergänge zwischen effusiven und explosiven Phasen zeigen, und könnten auch für den Ätna und seine Paroxysmen relevant sein.
Quelle: Bonechi, B., Arzilli, F., Polacci, M., Fabbrizio, A., La Spina, G., Michailidou, E., Biagioli, E., Brooker, R. A., Hazemann, J.-L., Atwood, R. C., Di Genova, D., Abeykoon, S., Neave, D. A., Burton, M. R. (2026). „Superheating in mafic magmas controls clinopyroxene nucleation delay and magma ascent dynamics.“ Nature Communications.
https://www.nature.com/articles/s41467-026-73352-1, Lizenz der CC




